[實用新型]機械轉軸在線監測的角位移傳感器

有效

• 申請號: 201720482723.9
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN206847640U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 黃采倫;王安琪;曾照福;王靖;周博文;田勇軍
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于角位移傳感器，尤其是一種用于機械轉軸在線監測的角位移傳感器。

背景技術

傳感器技術作為信息技術的三大基礎之一,是當前各發達國家競相發展的高技術。傳感器類似于人類為了獲取外界信息所必須借助的感覺器官，是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

旋轉機械長期處于高速、重載的工作狀態，由于其工作面接觸應力的長期反復作用，極易引起軸承疲勞、裂紋和壓痕等故障，導致軸承發熱、轉軸斷裂，給旋轉機械帶來額外的沖擊振動，繼而產生“熱軸”或者其他故障；為此，必需對旋轉機械的關鍵部件進行狀態監測與故障診斷。由于旋轉機械運行工況復雜，關鍵部件工作環境惡劣、干擾因素繁多，常易受到沖擊、摩擦等外部作用，這是大型旋轉機械狀態監測傳感器的設計與制作中難以解決的問題。監測裝置及傳感器種類繁多且復雜，選擇不適當的檢測傳感器會影響系統監測數據的準確度。傳感器中的敏感材料的選用是最為重要的，敏感材料的主要功能是接收光、聲、電、熱、磁、機械、化學等形式的能量信號，并轉化成電信號。按工作原理，敏感材料可分為結構型、物理型和復合型三類，以物理型為例，物理型的敏感材料的敏感原理是利用材料的某種宏觀屬性的變化，這種屬性主要包括物理特性、化學特性和生物特性。其中物理特性敏感材料是根據無力特性變化實現信息轉換的敏感材料，如熱敏電阻、光敏電阻、巨磁阻效應等。測量轉速、角位移時所需要的敏感材料，一般用光、磁兩個種類的比較多，從靈敏度和精確度方面來講，磁生電要比光電轉換適用于旋轉機械的角位移檢測，現在旋轉機械狀態監測系統中大多使用封裝式組合器件會使光電轉換的使用達不到預計的效果。

磁敏元件在均勻梯度和磁場中移動時，輸出與磁場具有線性關系，通過其輸出的變化可以測量磁敏元件或者磁鋼的位移量。磁場的梯度越大，磁敏元件的輸出對位移的靈敏度越高，磁場的梯度越均勻，它的測量位移的精度就越高。測量線位移時，選用霍爾元件、磁敏二極管、磁敏三極管和磁敏電阻元件均可以。在角位移測量時，除了以上磁敏元件外，還可以選擇強磁體磁阻元件，因為其輸出特性比較特殊，當磁場達到一定幅值后，輸出只與被測磁場和磁敏電阻的表面所成的角度相關，利用該特點來測量角位移具有其特殊的優點。所以本專利選用磁敏元件作為敏感材料來達到需要的效果。

現有旋轉機械監測中所采的角位移傳感器大都是光電式位移傳感器，而這類傳感器一般是單端輸出信號方式，輸出精確度低且結構復雜，難以滿足旋轉機械運行工況要求，常因復雜的機械損傷而出現誤診、漏診。因此，開發一種適用于滿足旋轉機械運行工況的角位移監測傳感器非常必要。

發明內容

針對目前旋轉機械狀態監測中所采用角位移傳感器存在的不足，本實用新型公布了一種機械轉軸在線監測的角位移傳感器。

本專利采用的技術方案是：一種機械轉軸在線監測的角位移傳感器，包括永久磁鐵1、磁敏元件與檢測電路板2、聯軸器及連接軸3、信號輸出插座4、傳感器底座5、傳感器上蓋6、半開口彈性金屬卡環7、傳感器固定螺釘8、電路板固定螺釘9、磁鐵固定螺釘10；其特征是：所述傳感器由傳感器固定螺釘8固定于機械轉軸的被測位置殼體上，通過聯軸器及連接軸3與旋轉機械的被測轉軸連接，永久磁鐵1由磁鐵固定螺釘10固定于連接軸端并與經半開口彈性金屬卡環7徑向鎖緊且和傳感器底座5過盈裝配的連接軸同步轉動，被測軸轉動的角位移信息經由電路板固定螺釘9固定于傳感器底座5內的磁敏元件與檢測電路板2檢測并轉換為數字信號后通過固定于傳感器上蓋6內的信號輸出插座4輸出；非接觸檢測角位移信息的磁敏元件、檢測電路均安裝在螺紋連接的傳感器上蓋與傳感器底座形成的圓柱形密封金屬殼體內，可有效抑制旋轉機械監測現場的強電磁干擾，使監測結果更加準確可靠。